DE102018210720A1 - Hydrostatic drive with pressure cut-off and method for calibrating the pressure cut-off - Google Patents
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Abstract
Offenbart ist ein hydrostatischer Fahrantrieb mit einer Hydropumpe zur Druckmittelversorgung eines Hydromotors des Fahrantriebes, wobei die Hydropumpe einen Stellzylinder mit wenigstens einem Zylinderraum und ein darüber verstellbares Hubvolumen hat und wenigstens ein elektrisch ansteuerbares Druckventil vorgesehen ist, über das der Zylinderraum mit einem verstellend wirksamen Stelldruck beaufschlagbar ist. Zudem hat der Fahrantrieb eine Einrichtung, über die ein Druck der Hydropumpe mittels Beeinflussung des Stelldrucks limitierbar ist.Offenbart ist weiterhin ein Verfahren zur Steuerung des Fahrantriebes.Disclosed is a hydrostatic travel drive with a hydraulic pump for supplying pressure medium to a hydraulic motor of the travel drive, the hydraulic pump having an actuating cylinder with at least one cylinder space and a stroke volume adjustable above it, and at least one electrically controllable pressure valve is provided, via which the cylinder space can be acted upon with an adjusting effective regulating pressure , In addition, the drive system has a device that can be used to limit the pressure of the hydraulic pump by influencing the signal pressure. A method for controlling the drive system is also disclosed.
Description
Die Erfindung betrifft einen hydrostatischen Fahrantrieb mit Druckabschneidung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, sowie ein Verfahren zum Kalibrieren der Druckabschneidung gemäß Patentanspruch 9.The invention relates to a hydrostatic drive with pressure cutoff according to the preamble of
Ein gattungsgemäßer hydrostatischer Fahrantrieb hat eine Hydropumpe und einen von dieser in insbesondere geschlossenem hydraulischem Kreis mit Druckmittel versorgbaren Hydromotor. Gemäß dem Datenblatt RG-E 92003 der Anmelderin ist eine Axialkolben-Verstellpumpe in Schrägscheibenbauweise bekannt, deren Druck, den sie dem hydraulischen Kreis bereitstellt, direkt steuerbar ist. Dabei ist die Hydropumpe physisch derart ausgestaltet, dass der Druck stets einem Stelldruck eines auf das Hubvolumen der Hydropumpe einwirkenden Stellzylinders entgegenwirkt. Die Hydropumpe weist so baubedingt eine interne Regelschleife auf, wodurch der Druck stets in Richtung seiner eigenen Verringerung wirkt. Im Pumpenbetrieb der Hydropumpe ist er dabei in Richtung einer Verringerung und im Motorbetrieb in Richtung einer Vergrößerung des Hubvolumens wirksam. Eine Kammer des Stellzylinders ist dem Zugbetrieb und eine andere, entgegenwirkende Kammer dem Schlepp- oder Bremsbetrieb des Fahrantriebes zugeordnet. Durch Vermessung der Hydropumpe bezüglich ihrer Parameter Druck, Stelldruck, Verdrängungsvolumen und Drehzahl ist ein Kennfeld der Hydropumpe bekannt, aus dem gemäß einem Gaspedal- oder Fahrerwunsch ein notwendiger Stelldruck ermittelbar ist. Dies erfolgt über eine elektronische Steuereinheit. Diese Steuerung der Hydropumpe ermöglicht es, einer Stellung des Gas- oder Fahrpedals direkt ein Antriebsmoment zuzuordnen, was vom Bediener als sehr direkte und daher gut zu kalkulierende Steuerung des Fahrantriebs wahrgenommen wird.A generic hydrostatic travel drive has a hydraulic pump and a hydraulic motor which can be supplied with pressure medium by the latter, in particular in a closed hydraulic circuit. According to the applicant's data sheet RG-E 92003, a swash plate type axial piston variable displacement pump is known, the pressure of which it provides to the hydraulic circuit can be controlled directly. The hydraulic pump is physically designed such that the pressure always counteracts an actuating pressure of an actuating cylinder acting on the stroke volume of the hydraulic pump. As a result of the construction, the hydraulic pump has an internal control loop, as a result of which the pressure always acts in the direction of its own reduction. In pump operation of the hydraulic pump, it is effective in the direction of a reduction and in motor operation in the direction of an increase in the stroke volume. One chamber of the actuating cylinder is assigned to the traction mode and another, counteracting chamber to the towing or braking mode of the travel drive. By measuring the hydraulic pump with regard to its parameters pressure, signal pressure, displacement volume and speed, a map of the hydraulic pump is known, from which a necessary signal pressure can be determined in accordance with an accelerator pedal or driver request. This is done via an electronic control unit. This control of the hydraulic pump makes it possible to directly assign a drive torque to a position of the accelerator or accelerator pedal, which the operator perceives as very direct and therefore easily calculable control of the drive system.
Zur Absicherung der Druck- bzw. Hochdruckführenden Arbeitsleitungen sind Druckbegrenzungsventile vorgesehen, die ab einem eingestellten Grenzwert Druckmittel aus der betreffenden Arbeitsleitung entlassen. Da dies jedoch energetisch nachteilig ist, ist eine sogenannte Druckabschneidung etwa 30bar unterhalb des am Druckbegrenzungsventil eingestellten Drucks vorgesehen. Die Druckabschneidung ist so realisiert, dass ein gesondertes, geringer dimensioniertes Druckbegrenzungsventil vorgesehen ist, das in Öffnungsrichtung mit dem höchsten der Drücke der Arbeitsleitung und in Schließrichtung mit dem Sollwert beaufschlagt ist. Erreicht der Arbeitsdruck den Sollwert oder Abschneidewert, so wird über dieses Druckbegrenzungsventil eine Steuerdruckleitung, in der Steuerdruckmittel bei einem Druck von etwa 30bar bereitgestellt wird, entlastet. Da aus dem bereitgestellten Steuerdruckmittel über Druckreduzierventile ein Stelldruck der jeweiligen Kammer reduziert wird, sinkt auf diese Weise auch der maximal bereitstellbare Stelldruck. Entsprechend schwenkt im Pumpenbetrieb das Verdrängungsvolumen der Hydropumpe aufgrund geringeren Stelldrucks zurück, wodurch durch das geringere Fördervolumen der Hydropumpe der Druck oder Arbeitsdruck limitiert wird. Diese herkömmliche Limitierung oder Druckabschneidung basiert somit auf einem hydromechanischen Regelkreis mit dem genannten Druckbegrenzungsventil als hydromechanischem Regler.To safeguard the pressure or high-pressure working lines, pressure relief valves are provided which release pressure medium from the relevant working line from a set limit. However, since this is energetically disadvantageous, a so-called pressure cut-off is provided approximately 30 bar below the pressure set on the pressure limiting valve. The pressure cut-off is implemented in such a way that a separate, smaller-sized pressure relief valve is provided, which is acted upon in the opening direction by the highest of the pressures in the working line and in the closing direction by the setpoint. If the working pressure reaches the setpoint or cut-off value, a pressure relief line, in which control pressure medium is provided at a pressure of approximately 30 bar, is relieved via this pressure relief valve. Since a control pressure of the respective chamber is reduced from the control pressure medium provided via pressure reducing valves, the maximum control pressure which can be provided also decreases in this way. Accordingly, the displacement volume of the hydraulic pump swings back in pump operation due to the lower signal pressure, as a result of which the pressure or working pressure is limited by the lower delivery volume of the hydraulic pump. This conventional limitation or pressure cut-off is therefore based on a hydromechanical control circuit with the pressure relief valve mentioned as the hydromechanical controller.
An dieser Lösung nachteilig erweisen sich der vergleichsweise hohe vorrichtungstechnische Aufwand zur Ermittlung des höchsten der Drücke der Arbeitsleitungen, die Bereitstellung des Druckbegrenzungsventils zur Druckabschneidung, sowie der energetische Verlust durch Abblasen des Steuerdruckmittels. Hinzu kommt, dass die genannte Kombination aus elektronisch gesteuert verstellbarer Hydropumpe mit hydromechanisch geregelter Druckabschneidung in Transienten schwer oder nicht beherrschbar sein kann.The disadvantage of this solution is the comparatively high expenditure on device technology for determining the highest of the pressures in the working lines, the provision of the pressure relief valve for pressure cutoff, and the energy loss due to the control pressure medium being blown off. In addition, the above-mentioned combination of an electronically controlled adjustable hydraulic pump with hydromechanically regulated pressure cutoff in transients can be difficult or unmanageable.
Im alternativen Fall einer elektronisch geregelten Druckabschneidung auf Basis von Drucksensoren erfasster Druckwerte erweist sich diese als schwingungsanfällig und komplex. Diese Art der Druckabschneidung erweist sich zudem als niedrig performant, da sie auf Druckspitzen ungewollt reagiert, und somit auch in unkritischen Betriebszuständen einen Eingriff der Druckabschneidung und damit eine Reduzierung des Stelldrucks und des Pumpenvolumens bewirkt. Dies kann Schwingungen verursachen. Fällt zudem beispielsweise die Drucksensorik aus, so fällt auch die Druckabschneidung aus, was spätestens beim Ansprechen einer Druckbegrenzungsfunktion zu einem energetischen Nachteil führt. Generell muss die Drucksensorik somit hohe Anforderungen an Genauigkeit und Robustheit erfüllen, was hohe Kosten verursacht.In the alternative case of an electronically controlled pressure cut-off based on pressure values recorded by pressure sensors, this proves to be complex and prone to vibration. This type of pressure cut-off also proves to be low-performing, since it reacts unintentionally to pressure peaks, and thus intervenes in the pressure cut-off even in uncritical operating states and thus reduces the signal pressure and the pump volume. This can cause vibrations. If, for example, the pressure sensor system also fails, the pressure cutoff also fails, which leads to an energetic disadvantage at the latest when a pressure limiting function is triggered. In general, the pressure sensor system must meet high requirements for accuracy and robustness, which causes high costs.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen hydrostatischen Fahrantrieb mit einer Druckabschneidung mit stabilerem Verhalten und einfacher Kalibrierung, sowie ein Verfahren zur Kalibrierung dieser Druckabschneidung zu schaffen.In contrast, the invention has for its object to provide a hydrostatic drive with a pressure cutoff with more stable behavior and simple calibration, and a method for calibrating this pressure cutoff.
Die erste Aufgabe wird gelöst durch einen hydrostatischen Fahrantrieb mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, die zweite durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9.The first object is achieved by a hydrostatic travel drive with the features of
Vorteilhafte Weiterbildungen des Fahrantriebs sind in den Patentansprüchen 2 bis 8, diejenigen des Verfahrens in den Patentansprüchen 9 bis 15 beschrieben.Advantageous developments of the travel drive are described in
Ein hydrostatischer Fahrantrieb hat eine Hydropumpe, die mit einer Antriebsmaschine koppelbar ist. Über die Hydropumpe ist ein mit einem Abtrieb koppelbare Hydromotor des Fahrantriebes mit Druckmittel versorgbar. Die Antriebsmaschine, beispielsweise ein Diesel- oder Elektromotor und / oder der Abtrieb können Bestandteil des Fahrantriebes sein. Die Hydropumpe ist mit verstellbarem Verdrängungs- oder Hubvolumen ausgestaltet, wobei zu dessen Verstellung ein Stellzylinder mit wenigstens einem Zylinderraum vorgesehen ist. Vorzugsweise ist der Stellzylinder, insbesondere dessen Kolben, mit einem Stellelement der Hydropumpe koppelbar oder gekoppelt, von dessen Stellung das Hubvolumen abhängt. Um den wenigstens einen Zylinderraum mit einem aufs Hubvolumen verstellend wirksamen Stelldruck zu beaufschlagen, ist wenigstens ein elektrisch ansteuerbares Druckventil, insbesondere Druckregel- oder Druckreduzierventil, vorgesehen und dem Zylinderraum zugeordnet. Mit dem Ziel einen Druck der Hydropumpe zu limitieren, sodass dieser beispielsweise ein oberes Limit nicht überschreitet, weist der Fahrantrieb eine Einrichtung auf, über die der Stelldruck beeinflussbar ist. In Folge bewirkt die Beeinflussung des Stelldrucks, insbesondere über dessen Einfluss auf das Hubvolumen, die Limitierung des Drucks. Diese Drucklimitierung durch Beeinflussung des Hubvolumens wird im Unterschied zur Druckbegrenzung, bei der der Druck durch Abblasen des Druckmittels über ein sich an einer eingestellten Druckgrenze öffnendes Druckbegrenzungsventil begrenzt wird, als Druckabschneidung bezeichnet. Erfindungsgemäß ist die Einrichtung derart ausgestaltet, dass über sie der Stelldruck - und in Folge der Druck - gesteuert, insbesondere modellbasiert gesteuert, limitierbar ist und über sie diese gesteuerte Limitierung kalibrierbar ist.A hydrostatic travel drive has a hydraulic pump that can be coupled to a drive machine. There is one with one about the hydraulic pump Output coupling hydraulic motor of the travel drive can be supplied with pressure medium. The drive machine, for example a diesel or electric motor and / or the output can be part of the travel drive. The hydraulic pump is designed with an adjustable displacement or stroke volume, an adjusting cylinder with at least one cylinder space being provided for the adjustment thereof. The actuating cylinder, in particular its piston, can preferably be coupled or coupled to an actuating element of the hydraulic pump, the position of which determines the stroke volume. In order to act upon the at least one cylinder chamber with an actuating pressure which is effective to adjust the displacement, at least one electrically controllable pressure valve, in particular a pressure control or pressure reducing valve, is provided and assigned to the cylinder chamber. With the aim of limiting a pressure of the hydraulic pump so that it does not exceed an upper limit, for example, the travel drive has a device by means of which the signal pressure can be influenced. As a result, the influencing of the signal pressure, in particular via its influence on the stroke volume, limits the pressure. This pressure limitation by influencing the stroke volume becomes different from the pressure limitation, in which the pressure by blowing off the pressure medium via a pressure relief valve that opens at a set pressure limit is limited, referred to as pressure cutoff. According to the invention, the device is designed in such a way that the signal pressure - and consequently the pressure - can be controlled, in particular model-based, limited, and this controlled limitation can be calibrated.
Verglichen mit herkömmlichen Lösungen, die auf einer Regelung des Drucks an dessen Limit basieren, und gemäß denen der Druck erfasst oder ermittelt werden muss, und in Folge der Stelldruck so beeinflusst wird, dass das Limit nicht überschritten wird, hat die erfindungsgemäß auf Steuerung basierende Lösung der Druckabschneidung mehrere Vorteile. So weist sie eine geringere Komplexität und stabileres Verhalten auf, da eine Schwingungsanfälligkeit, wie beispielsweise bei geregelter Druckabschneidung auf Basis von Drucksensoren, geringer ist oder sogar entfällt. Eine herkömmliche Lösung, bei der die Einrichtung als hydromechanischer Regler, beispielsweise als mit dem Druck beaufschlagtes Druckbegrenzungsventil ausgestaltet ist, bei dessen Ansprechen ein bereitgestellter Steuerdruck, aus dem der Stelldruck über das Druckventil reduziert wird, absinkt, kann anfällig für nur schwer oder sogar unkontrollierbare Transienten bei Übergängen von dieser hydromechanischen Regelung der Druckabschneidung zur elektronischen Ansteuerung des Druckventils - also zur elektronischen Pumpensteuerung - sein. In diesem Fall kann es zu einem unkontrollierten Erhöhen des Hubvolumens der Hydropumpe kommen. Mit der erfindungsgemäß steuernden Druckabschneidung ist dieses Problem jedoch eliminiert. Zudem kann beispielsweise auf eine Druckerfassung zum Zwecke der Regelung verzichtet werden, wodurch der hydrostatische Fahrantrieb vorrichtungstechnisch weniger aufwändig und kostengünstiger ausgestaltet sein kann. Die Kalibrierung über die so ausgebildete Einrichtung, insbesondere wenn diese so ausgestaltet ist, dass die Kalibrierung automatisiert erfolgen kann, zeigt zudem eine hohe Drucksteuergenauigkeit. Zudem können auf diese Weise Veränderungen der Hydropumpe, die insbesondere über deren Lebensdauer eintreten, mit jeder Kalibrierung neu kompensiert werden.Compared to conventional solutions, which are based on regulating the pressure at its limit, and according to which the pressure must be recorded or determined, and as a result of which the signal pressure is influenced in such a way that the limit is not exceeded, the solution based on the control according to the invention has pressure cutting has several advantages. For example, it is less complex and has more stable behavior, since it is less susceptible to vibrations, such as in the case of regulated pressure cut-off based on pressure sensors, or is even eliminated. A conventional solution, in which the device is designed as a hydromechanical controller, for example as a pressure-limiting valve to which pressure is applied, and when activated, a control pressure provided, from which the control pressure is reduced via the pressure valve, can be susceptible to transients which are difficult or even uncontrollable at transitions from this hydromechanical regulation of the pressure cutoff to the electronic control of the pressure valve - that is to say to the electronic pump control. In this case, there may be an uncontrolled increase in the stroke volume of the hydraulic pump. However, this problem is eliminated with the pressure cut-off which controls the invention. In addition, for example, pressure detection for the purpose of control can be dispensed with, as a result of which the hydrostatic travel drive can be designed to be less complex and less expensive in terms of device technology. Calibration via the device designed in this way, in particular if it is designed in such a way that the calibration can take place automatically, also shows a high pressure control accuracy. In addition, changes in the hydraulic pump, which occur in particular over its service life, can be compensated anew with each calibration.
Da die Kalibrierung somit von der ohnehin vorhandenen Einrichtung der Hydropumpe - also im Prinzip mit Bordmitteln - durchgeführt werden kann, ist die Kalibrierung bei einer Wartung im Feld durchführbar und es muss keine manueller Abgleich oder eine Rückführung ins Werk erfolgen.Since the calibration can thus be carried out by the hydraulic pump already installed - in principle using on-board equipment - the calibration can be carried out during maintenance in the field and there is no manual adjustment or return to the factory.
In einer Weiterbildung ist die Hydropumpe derart gebaut oder ausgestaltet, dass der Druck dem verstellend wirksamen Stelldruck entgegenwirkt. Der Druck wirkt dabei stets in Richtung seiner eigenen Verringerung, wodurch die Hydropumpe eine interne Regelwirkung aufweist. In a further development, the hydraulic pump is built or configured in such a way that the pressure counteracts the adjusting effective adjusting pressure. The pressure always acts in the direction of its own reduction, as a result of which the hydraulic pump has an internal regulating effect.
In einer Weiterbildung ist das Hubvolumen der Hydropumpe über den Stellzylinder beidseitig eines Nullvolumens oder einer Neutralstellung verstellbar.In a further development, the stroke volume of the hydraulic pump can be adjusted on both sides of a zero volume or a neutral position via the actuating cylinder.
In einer Weiterbildung ist die Einrichtung derart ausgestaltet, dass über sie das Hubvolumen der Hydropumpe oder eine dem Hubvolumen zugrundeliegende Größe - beispielsweise ein Schwenkwinkel einer Schrägscheibe im Falle der als Axialkolbenmaschine in Schrägscheibenbauweise ausgestalteten Hydropumpe - über eine Bilanzierung des Druckmittelvolumenstroms ermittelbar, insbesondere berechenbar ist.In a further development, the device is designed in such a way that it can be used to determine, in particular calculate, the stroke volume of the hydraulic pump or a variable on which the stroke volume is based - for example a swivel angle of a swash plate in the case of the hydraulic pump designed as an axial piston machine in the form of a swash plate construction - by balancing the pressure medium volume flow.
Ist der Hydromotor mit konstantem Hubvolumen ausgestaltet, so ist das für die Bilanzierung notwendige aktuelle Hubvolumen das Nenn-Hubvolumen und somit stets bekannt. Vorzugsweise ist das Nenn-Hubvolumen in der Einrichtung, insbesondere zum Zwecke der Bilanzierung, abgelegt.If the hydraulic motor is designed with a constant stroke volume, the current stroke volume required for balancing is the nominal stroke volume and is therefore always known. The nominal stroke volume is preferably stored in the device, in particular for the purpose of balancing.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Kalibrieren einer Einrichtung eines Fahrantriebes, der gemäß wenigstens einem Aspekt der vorhergehenden Beschreibung ausgestaltet ist, hat Schritte Ansteuern des Druckventils mit einem Ansteuerstrom gemäß einer stufenförmigen oder kontinuierlichen Rampenfunktion, Erfassen des Drucks in Abhängigkeit des Ansteuerstromes, Ermitteln des einem Limit des Drucks oder einem Abschneidedruck zugeordneten Ansteuerstromes, wenn der Druck das Limit erreicht, und Ablegen des Limits und des zugeordneten Ansteuerstroms und dadurch Kalibrierung der Abschneidung. Auf diese Weise ist ein automatischer Abgleich des Verhaltens der Hydropumpe im Fahrantrieb geschaffen, der eine hohe Drucksteuergenauigkeit gewährleistet.A method according to the invention for calibrating a device for a travel drive, which is designed in accordance with at least one aspect of the preceding description, has the steps of actuating the pressure valve with an actuation current in accordance with a step-like or continuous ramp function, detecting the pressure as a function of the actuation current, and determining the one limit of the pressure or a control current associated with a cut-off pressure if the pressure exceeds the limit reached, and filing of the limit and the assigned drive current and thereby calibration of the cut-off. In this way, an automatic comparison of the behavior of the hydraulic pump in the traction drive is created, which ensures high pressure control accuracy.
Vorzugsweise erfolgt die Kalibrierung oder der Abgleich im Stillstand des Fahrantriebes.The calibration or adjustment is preferably carried out when the travel drive is at a standstill.
In einer Weiterbildung ist die Kalibrierung von einem Fahrer oder Bediener initialisierbar. Alternativ oder ergänzend kann die Kalibrierung von einem Steuergerät des Fahrantriebes oder von der Einrichtung, insbesondere bei Erfassung eines vorbestimmten Ereignisses des Fahrantriebes, initialisiert werden.In a further development, the calibration can be initialized by a driver or operator. As an alternative or in addition, the calibration can be initialized by a control device of the travel drive or by the device, in particular when a predetermined event of the travel drive is detected.
In einer möglichen Ausgestaltung des Verfahrens wird zunächst das Limit explizit vorgegeben, indem es zu Beginn explizit in der Einrichtung abgelegt wird. Dann kann durch oben genanntes Erfassen des Drucks unmittelbar das Erreichen des Limits erfasst und der dann wirksame Ansteuerstrom zur Kalibrierung zugeordnet und abgelegt werden.In one possible embodiment of the method, the limit is first explicitly specified by explicitly storing it in the device at the beginning. Then the reaching of the limit can be detected directly by the above-mentioned detection of the pressure and the then effective control current can be assigned and stored for calibration.
Alternativ oder ergänzend erfolgt der Schritt Ermitteln des dem Limit oder dem Abschneidedruck zugeordneten Ansteuerstroms in Abhängigkeit eines ermittelten charakteristischen Druckwertes des Fahrantriebes und eines Druckabstandes davon. Hierdurch kann die Kalibrierung relativ zum charakteristischen Druckwert, insbesondere einem Öffnungsdruck eines Druckbegrenzungsventils, erfolgen.Alternatively or additionally, the step of determining the drive current associated with the limit or the cut-off pressure is carried out as a function of a determined characteristic pressure value of the travel drive and a pressure distance therefrom. As a result, the calibration can take place relative to the characteristic pressure value, in particular an opening pressure of a pressure limiting valve.
In einer Weiterbiodung weist das Verfahren daher Schritte Implizite Vorgabe des Limits als Druckversatz eines insbesondere stationären Öffnungsdrucks eines Druckbegrenzungsventils des Fahrantriebes, Ermitteln des Öffnungsdrucks aus einem Verlauf des erfassten Drucks (insbesondere aus einem zeitlichen Verlauf, insbesondere aus einem zeitlichen Gradienten des erfassten Drucks und einer Ventilcharakteristik), Ermitteln des Limits aus dem Öffnungsdruck und dem Druckversatz, und, insbesondere ausgehend vom Öffnungsdruck, ein Ansteuern des Druckventils mit dem Ansteuerstrom gemäß einer abfallenden Rampenfunktion bis zum Limit. Dadurch wird die Kalibrierung so durchgeführt, dass sie relativ zum Öffnungsdruck des Druckbegrenzungsventils erfolgt und somit eine Ausnutzung des zur Verfügung stehenden Drucks maximal ist. Auch kann in Zuge dessen die Einstellung des Druckbegrenzungsventils vermessen werden. Ein Abgleich aus Öffnungsdruck und eingestelltem Wert liefert dann Informationen zu einer ggf. notwenigen Korrektur der Einstellung oder Wartung des Druckbegrenzungsventils.In further biodegradation, the method therefore has the steps of implicitly specifying the limit as a pressure offset of, in particular, a stationary opening pressure of a pressure limiting valve of the travel drive, determining the opening pressure from a course of the detected pressure (in particular from a time course, in particular from a time gradient of the detected pressure and a valve characteristic ), Determining the limit from the opening pressure and the pressure offset, and, in particular starting from the opening pressure, actuating the pressure valve with the actuating current in accordance with a falling ramp function up to the limit. As a result, the calibration is carried out in such a way that it takes place relative to the opening pressure of the pressure-limiting valve and thus maximum use is made of the available pressure. In the course of this, the setting of the pressure relief valve can also be measured. A comparison of the opening pressure and the set value then provides information on a possibly necessary correction of the setting or maintenance of the pressure relief valve.
In einer Weiterbildung umfasst der Schritt Ermitteln des Öffnungsdrucks aus dem Verlauf des erfassten Drucks Schritte Ermitteln eines Öffnens des Druckbegrenzungsventils aus dem Verlauf des erfassten Drucks, und Beibehalten des beim Öffnen wirksamen Ansteuerstromes während einer Zeitdauer, in der sich der Druck zum Öffnungsdruck stabilisiert. Die Zeitdauer ist dabei insbesondere aus einer in der Steuereinheit abgelegten Ventilcharakteristik des Druckbegrenzungsventils bekannt.In a further development, the step of determining the opening pressure from the course of the detected pressure comprises steps of determining an opening of the pressure limiting valve from the course of the detected pressure, and maintaining the activation current effective during opening during a period in which the pressure at the opening pressure stabilizes. The duration is known in particular from a valve characteristic of the pressure limiting valve stored in the control unit.
Das genannte Limit kann beispielsweise der bereits erwähnte maximal zulässige Druck oder ein minimal notwendiger Druck, beispielsweise an einem Anfahrpunkt des Fahrantriebes, an dem dieser die Anfahrwiderstände überwindet und sich in Bewegung setzt, sein. The limit mentioned can be, for example, the already mentioned maximum permissible pressure or a minimum necessary pressure, for example at a starting point of the travel drive at which the drive overcomes the starting resistances and starts to move.
Grundlegend ist es vorteilhaft, die Kalibrierung unter definierten Bedingungen durchzuführen. Hierzu weist eine Weiterbildung das Verfahren einen vorhergehenden Schritt Herstellen wenigstens einer Kalibrierbedingung auf. Dies ist beispielsweise das Erreichen und Halten einer im Fahrbetrieb relevanten Drehzahl der Hydropumpe (oder von deren Antriebsmaschine) und / oder dass eine Wellenleistung des Hydromotors gleich Null ist. Letztgenannte Kalibrierbedingung wird auch Blockbedingung genannt, da die Hydropumpe gegen einen Hydromotor fördert, der keine Wellenleistung abgeben kann. Dies wird über eine Feststellbremse und / oder durch ein Null-Hubvolumen des Hydromotos erreicht.It is fundamentally advantageous to carry out the calibration under defined conditions. To this end, a development of the method has a previous step of establishing at least one calibration condition. This is, for example, the achievement and maintenance of a speed of the hydraulic pump (or of its drive machine) that is relevant during driving operation and / or that a shaft power of the hydraulic motor is zero. The last-mentioned calibration condition is also called a block condition, since the hydraulic pump delivers against a hydraulic motor that cannot deliver shaft power. This is achieved by means of a parking brake and / or by a zero stroke volume of the hydro motor.
Die unter Blockbedingung ermittelte Kalibrierung aus Referenzwerten des Limits und zugeordnetem Ansteuerstrom kann in einer Weiterbildung genutzt werden, um Toleranzen der Hydropumpe außerhalb der Blockbedingung, insbesondere an einem Maximalleistungspunkt der Hydropumpe mit maximalem Hubvolumen und Nenndruck. Der Nenndruck ist dabei der unter Normalbedingungen vorgesehene Druck weit unter dem Limit, beispielsweise etwa 200bar.The calibration, determined under block condition, from reference values of the limit and assigned control current can be used in a further development to tolerate the hydraulic pump outside the block condition, in particular at a maximum performance point of the hydraulic pump with maximum stroke volume and nominal pressure. The nominal pressure is the pressure provided under normal conditions, well below the limit, for example about 200 bar.
Auch kann über die erfindungsgemäße Kalibrierung eine Hysterese der Druckabschneidung ermittelt und daraus ein Korrekturfaktor oder ein Offset ermittelt werden.A hysteresis of the pressure cut-off can also be determined via the calibration according to the invention and a correction factor or an offset can be determined therefrom.
Vorzugsweise kann das Verfahren für einen Vorwärtsfahrbetrieb und / oder einen Rückwärtsfahrbetrieb durchgeführt werden.The method can preferably be carried out for a forward drive operation and / or a reverse drive operation.
Abgesehen von der Kalibrierung weist das Verfahren in einer Weiterbildung Schritte zum gesteuerten Limitieren des Drucks mittels Beeinflussung, insbesondere Steuern, des wenigstens einen Stelldrucks über die Einrichtung auf.In addition to calibration, the method has, in a further development, steps for controlled limitation of the pressure by influencing, in particular controlling, the at least one signal pressure via the device.
In einer Weiterbildung hat das Verfahren einen Schritt oder Schritte Ermitteln eines Zugbetriebes oder Bremsbetriebes des Fahrantriebes, und / oder Ermitteln einer Fahrtrichtung des Fahrantriebes, und / oder Auswählen von Kennlinie und / oder Kennfeld der Hydropumpe und / oder des Druckventils in Abhängigkeit des ermittelten Betriebes und / oder der ermittelten Fahrtrichtung, über die Einrichtung. In a further development, the method has a step or steps of determining a train operation or braking operation of the travel drive, and / or determining a direction of travel of the travel drive, and / or selecting the characteristic and / or characteristic map of the hydraulic pump and / or the pressure valve depending on the determined operation and / or the determined direction of travel, via the device.
In einer Weiterbildung hat das Verfahren einen Schritt Ermitteln des maximal zulässigen Stelldrucks aus einer Kennlinie der Hydropumpe, in der der Stelldruck in Abhängigkeit eines Limits des Drucks und zumindest in Abhängigkeit eines Hubvolumens der Hydropumpe oder einer dieses Hubvolumen repräsentierenden Größe der Hydropumpe beschrieben ist, über die Einrichtung.In a further development, the method has a step of determining the maximum permissible signal pressure from a characteristic curve of the hydraulic pump, in which the signal pressure is described as a function of a limit of the pressure and at least as a function of a stroke volume of the hydraulic pump or a quantity of the hydraulic pump representing this stroke volume Facility.
In einer Weiterbildung hat das Verfahren einen Schritt Ermitteln eines notwendigen Stelldrucks gemäß einer Geschwindigkeitsanforderung aus einem Kennfeld der Hydropumpe, in der der Stelldruck in Abhängigkeit des Drucks und zumindest in Abhängigkeit eines Hubvolumens der Hydropumpe oder einer dieses Hubvolumen repräsentierenden Größe der Hydropumpe beschrieben ist, über die Einrichtung.In a further development, the method has a step of determining a necessary signal pressure according to a speed request from a characteristic map of the hydraulic pump, in which the signal pressure is described as a function of the pressure and at least as a function of a stroke volume of the hydraulic pump or a quantity of the hydraulic pump representing this stroke volume Facility.
In einer Weiterbildung hat das Verfahren Schritte Ermitteln eines kleineren aus notwendigem und maximal zulässigem Stelldruck, Ermitteln eines elektrischen Ansteuerstroms des Druckventils aus einer Ventilkennlinie des Druckventils, in der der elektrische Ansteuerstrom in Abhängigkeit des Stelldrucks beschrieben ist, gemäß dem ermittelten kleineren der Stelldrücke, und Ansteuern des Druckventils mit diesem Ansteuerstrom, über die Einrichtung.In a further development, the method has the steps of determining a smaller and necessary maximum actuating pressure, determining an electrical control current of the pressure valve from a valve characteristic curve of the pressure valve, in which the electrical control current is described as a function of the control pressure, according to the determined lower of the control pressures, and actuation of the pressure valve with this control current, via the device.
Die genannten Schritte gelten vorzugsweise für den Pumpenbetrieb der Hydropumpe. In deren Motorbetrieb weist das Verfahren in einer Weiterbildung die gleichen Schritte bezüglich des zweiten Stelldrucks zur Beaufschlagung der zweiten Zylinderkammer auf.The steps mentioned apply preferably to the pump operation of the hydraulic pump. In its engine operation, the method in a further development has the same steps with regard to the second signal pressure for acting on the second cylinder chamber.
In einer Weiterbildung des Fahrantriebs und / oder des Verfahrens ist eine variable Vorgabe des Drucks und / oder des Limits vorgesehen, sodass ein Drehmoment der Hydropumpe und / oder eine Leistung der Hydropumpe in Abhängigkeit von Faktoren, wie beispielsweise Fahrgeschwindigkeit, Temperatur oder anderem, steuerbar ist oder sind.In a further development of the traction drive and / or the method, a variable specification of the pressure and / or the limit is provided, so that a torque of the hydraulic pump and / or an output of the hydraulic pump can be controlled as a function of factors, such as driving speed, temperature or others or are.
Im Motorbetrieb der Hydropumpe kann beim Reversieren über die erfindungsgemäße Druckabschneidung ein Ansprechen von Druckbegrenzungsventilen verhindert werden.In motor operation of the hydraulic pump, a response of pressure limiting valves can be prevented when reversing via the pressure cutoff according to the invention.
Die erfindungsgemäße Druckabschneidung erlaubt beim Reversieren und Verzögern eine Steuerung eines Bremsdrucks.The pressure cut-off according to the invention allows braking pressure to be controlled when reversing and decelerating.
In einer Weiterbildung ist ein Abgleich der erfindungsgemäßen elektronischen Steuerung mit der realen Pumpenphysik möglich: So kann beispielsweise eine Einstellung der Hydropumpe an einem Prüfstand unter definierten Bedingungen erfolgen, können notwendige Ansteuersignale oder -ströme am Prüfstand unter definierten Bedingungen ermittelt werden und als Parameter an die Steuereinheit - insbesondere an deren Software - übermittelt werden, und ein automatischer Abgleich der Parameter kann in der Steuereinheit im Sinne einer Kalibrierfunktion erfolgen.In a further development, the electronic control according to the invention can be compared with the real pump physics: for example, the hydraulic pump can be adjusted on a test bench under defined conditions, necessary control signals or currents can be determined on the test bench under defined conditions and as parameters to the control unit - In particular to their software - are transmitted, and the parameters can be automatically compared in the control unit in the sense of a calibration function.
Die erfindungsgemäße Steuerung ist, insbesondere vorrichtungstechnisch und verfahrenstechnisch, einfach auf verschiedenste Bauarten und Nenngrößen von Hydropumpen übertragbar.The control according to the invention, in particular in terms of device technology and process technology, can easily be transferred to the most varied types and sizes of hydraulic pumps.
Vorzugsweise erfolgen die Schritte automatisiert, insbesondere von der Einrichtung gesteuert.The steps are preferably automated, in particular controlled by the device.
Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen hydrostatischen Fahrantriebes, sowie ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Kalibrierung von dessen Druckabschneidung, sind in den Zeichnungen dargestellt. Anhand der Figuren dieser Zeichnungen wird die Erfindung nun näher erläutert.An exemplary embodiment of a hydrostatic travel drive according to the invention and an exemplary embodiment of a method according to the invention for calibrating its pressure cut-off are shown in the drawings. The invention will now be explained in more detail with reference to the figures of these drawings.
Es zeigen:
-
1 einen hydraulischen Schaltplan eines hydrostatischen Fahrantriebes, gemäß einem Ausführungsbeispiel, -
2 ein theoretisches Zeitdiagramm eines Drucks und eines Ansteuerstromes gemäß einem Verfahren zur Kalibrierung, gemäß einem Ausführungsbeispiel, und -
3 ein vermessenes Zeitdiagramm einer Antriebsdrehzahl, des Drucks und des Ansteuerstromes, gemäßdem Verfahren gemäß 2 .
-
1 a hydraulic circuit diagram of a hydrostatic drive, according to an embodiment, -
2 3 shows a theoretical time diagram of a pressure and a drive current according to a method for calibration, according to an exemplary embodiment, and -
3 a measured time diagram of a drive speed, the pressure and the drive current, according to the method of2 ,
Gemäß
Des Weiteren hat der hydrostatische Fahrantrieb
Zur sicherheitsrelevanten Druckabsicherung der Arbeitsleitungen
Der hydrostatische Fahrantrieb
Die elektronische Steuereinheit
Vorwärtsfahrt, Zugbetrieb: Druckbeaufschlagung der ersten Zylinderkammer
Vorwärtsfahrt, Bremsbetrieb: Druckbeaufschlagung der zweiten Zylinderkammer
Rückwärtsfahrt, Zugbetrieb: Druckbeaufschlagung der zweiten Zylinderkammer
Rückwärtsfahrt, Bremsbetrieb: Druckbeaufschlagung der ersten Zylinderkammer
Im gezeigten Ausführungsbeispiel des hydrostatischen Fahrantriebes
Es folgt die Beschreibung eines normalen Fahrbetriebes des hydrostatischen Fahrantriebes
Durch auftretende Fahrwiderstände stellt sich beim Fahren in einer Ebene ein Druck oder Lastdruck p, beispielsweise 250 bar, ein. Es wird dann ein Betriebspunkt erreicht, der auf einer Kurve maximaler Leistung Pnomeng der Antriebsmaschine liegt. An diesem Betriebspunkt ist der erste Stelldruck pa bei der Nenndrehzahl so bemessen, dass die hydraulische Leistung pQmax der Hydropumpe
Nimmt nun, beispielsweise bei einer Bergfahrt oder bei einer Kiesaufnahme im Falle eines Radladers, die Last am Fahrantrieb
Mit Erreichen eines maximal zulässigen Drucks pmax oder Abschneidedrucks, bzw. einer maximal zulässigen Druckdifferenz Δpmax sorgt die elektronische Steuereinheit
Als Eingangsgrößen eines erfindungsgemäßen Verfahrens sind zumindest zu nennen: Ein zum Hubvolumen VP proportionaler Schwenkwinkel αP der Hydropumpe
Im nächsten Schritt erfolgt ein kontinuierliches Anheben des Ansteuerstromes Ia über eine Rampe, die kontinuierlich oder schrittweise ausgestaltet ist. Auf diese Weise nähert man sich dem Limit pmin oder pmax, für das der zugeordnete Ansteuerstrom Iamax im Sinne einer Kalibrierung zu ermitteln ist, an. An dieser Stelle teilen sich nun die beiden Ausführungsbeispiele in unterschiedliche Zweige.In the next step, the control current I a is raised continuously via a ramp which is designed continuously or step by step. In this way, the limit pmin or pmax for which the assigned drive current I amax is to be determined in the sense of a calibration is approached. At this point, the two exemplary embodiments are now divided into different branches.
Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel des Verfahrens wird das Anheben des Ansteuerstromes Ia soweit fortgeführt, bis das zuvor explizit definierte Limit, bzw. der zuvor explizit definierte Abschneidedruck pmin oder pmax, erreicht und erfasst wird. Der dann zu diesem Zeitpunkt vorgegebene Ansteuerstrom Ia wird dann als Referenzwert für die Pumpensteuerung in der Einrichtung
Das zweite Ausführungsbeispiel des Verfahrens geht nicht den Weg über die Erkennung des Druckabschneidepunktes (explizit vorgegebenes Limit), sondern nutzt die Funktion des Druckbegrenzungsventils
Es folgt ein stufenweises Absenken des Ansteuerstromes Ia gemäß
Offenbart ist ein hydrostatischer Fahrantrieb mit einer Hydropumpe mit verstellbarem Hubvolumen, wobei die Verstellung mittels einem proportional zu einem Ansteuerstrom bereitgestellten Stelldruck erfolgt, über die ein Hydromotor mit Druckmittel versorgbar ist. Erfindungsgemäß sind eine Drucklimitierung oder -abschneidung auf Basis einer gesteuerten Limitierung des Stelldrucks, sowie eine automatisierte Kalibrierung der Druckabschneidung, über eine elektronische Steuereinheit des Fahrantriebes vorgesehen.What is disclosed is a hydrostatic travel drive with a hydraulic pump with an adjustable stroke volume, the adjustment being carried out by means of a control pressure provided in proportion to a control current, via which a hydraulic motor can be supplied with pressure medium. According to the invention, pressure limitation or cutoff on the basis of a controlled limitation of the signal pressure, as well as automated calibration of the pressure cutoff, are provided via an electronic control unit of the travel drive.
Offenbart ist weiterhin ein Verfahren zur Kalibrierung der genannten Druckabschneidung über die Einrichtung, mit Schritten Fahren einer Rampe des Ansteuerstromes, Erfassen des Drucks am Limit und des zugeordneten Ansteuerstromes, sowie Ablegen dieses Wertepaares in der Einrichtung.Also disclosed is a method for calibrating said pressure cut-off via the device, with steps of driving a ramp of the drive current, detecting the pressure at the limit and the associated drive current, and storing this pair of values in the device.
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